福建省会考同步学案xsb8天体运动Word格式文档下载.docx
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④发明了空气温度计;
理论上验证了落体运动、抛体运动的规律;
还制成了第一架观察天体的望远镜;
1.伽利略根据实验证实了力是使物体运动的原因()。
2.伽利略认为力是维持物体运动的原因()。
3.伽俐略首先将物理实验事实和逻辑推理(包括数学推理)和谐地结合起来()。
4.伽利略根据理想实验推论出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去()。
☆第谷(丹麦天文学家)贡献:
测量天体的运动
☆开普勒(德国天文学家)
物理学的贡献:
开普勒三定律
开普勒发现了万有引力定律和行星运动规律()。
☆牛顿(英国物理学家)
①总结三大运动定律、发现万有引力定律。
建立了完整的经典力学(也称牛顿力学或古典力学)体系,物理学从此成为一门成熟的自然科学。
其最有影响的著作是《自然哲学的数学原理》。
②发现了光的色散原理;
创立了微积分、发明了二项式定理;
发明了反射式望远镜。
1.牛顿发现了万有引力,并总结得出了万有引力定律,卡文迪许用实验测出了引力常数(对)。
2.牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动()。
3.牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础()。
☆卡文迪许
测量了万有引力常量。
G=6.67×
11-11N·
m2/kg2
典型题目:
1.牛顿第一次通过实验测出了万有引力常量(错)。
2.卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里测出了万有引力常量的数值(对)。
二、开普勒三定律:
定律
内容
图示
开普勒第一定律
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
开普勒第二定律
太阳与任何一个行星的连线(矢径)在相等的时间内扫过的面积相等
开普勒第三定律
行星绕太阳运行轨道半长轴r的立方与其公转周期T的平方成正比,公式:
=k
三、万有引力定律
1.内容
自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的方向沿两物体的连线,引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1、m2成正比,与这两个物体间距离r的平方成反比.
2.表达式:
F=Gm1m2/r2
(1)r是两质点间的距离(若为匀质球体,则是两球心的距离).
(2)G为万有引力常量,G=6.67×
10-11m3/(kg·
s2).
1.一个苹果由于其质量很小,所以它受的万有引力几乎可以忽略.()
2.任何两物体间都存在万有引力.()
3.地球对月球的引力与地面上的物体所受的地球引力是两种不同性质的力.()
3.天体质量的计算:
下面以计算地球的质量为例,介绍两种方法.
方法1:
已知月球(地球的卫星)绕地球运动的周期T和轨道半径r,可计算出地球的质量M.由G=m2r得M=.
方法2:
已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g,可求得地球的质量.
不考虑地球自转,地面上质量为m的物体所受的重力等于地球对物体的万有引力,即mg=,M=g.
4.计算天体的密度:
(1)若天体的半径为R,则天体的密度ρ=
将M=代入上式得:
ρ=
当卫星环绕天体表面运动时,其轨道半径r等于天体半径R,则ρ=.
(2)已知天体表面上的重力加速度为g,则
ρ===.
例1:
要使两物体间的万有引力减小到原来的,下列办法不可采用的是( )
A.使物体的质量各减小一半,距离不变
B.使其中一个物体的质量减小到原来的,距离不变
C.使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变
D.使两物体间的距离和质量都减为原来的
例2:
某实心匀质球半径为R,质量为M,在球外离球面h高处有一质量为m的质点,则其受到的万有引力大小为( )
A.G B.G
C.GD.G
例3:
已知太阳的质量M=2.0×
1030kg,地球的质量m=6.0×
1024kg,太阳与地球相距r=1.5×
1011m,(比例系数G=6.67×
10-11N·
m2/kg2)求:
(1)太阳对地球的引力大小;
(2)地球对太阳的引力大小.
例4:
“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星,它在距月球表面高度为200km的圆形轨道上运行,运行周期为127分钟.已知引力常量G=6.67×
m2/kg2,月球半径约为1.74×
103km.利用以上数据估算月球的质量约为( )
A.8.1×
1010kg B.7.4×
1013kg
C.5.4×
1019kgD.7.4×
1022kg
例5:
某物体在地面上受到地球对它的万有引力为F,为使此物体受到的引力减小到,应把此物体置于距地面的高度为(R指地球半径)( )
A.R B.2R
C.4R D.8R
四、万有引力定律的应用
1.解决天体运动问题的基本思路:
一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动,所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供,所以研究天体时可建立基本关系式:
G=ma,式中a是向心加速度.
2.常用的关系式:
(1)G=m=mω2r=mr,万有引力全部用来提供行星或卫星做圆周运动的向心力.
(2)mg=G即gR2=GM,物体在天体表面时受到的引力等于物体的重力.该公式通常被称为黄金代换式.
3.四个重要结论:
设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动.
(1)由=m得v=,r越大,天体的v越小.
(2)由G=mω2r得ω=,r越大,天体的ω越小.
(3)由G=m2r得T=2π,r越大,天体的T越大.
(4)由G=man得an=,r越大,天体的an越小.
以上结论可总结为“一定四定,越远越慢”.
4.地球同步卫星及特点:
同步卫星就是与地球同步运转,相对地球静止的卫星,因此可用来作为通讯卫星.同步卫星有以下几个特点:
(1)周期一定:
同步卫星在赤道正上方相对地球静止,它绕地球的运动与地球自转同步,它的运动周期就等于地球自转的周期,T=24h.
(2)角速度一定:
同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度.
(3)轨道一定.
①因提供向心力的万有引力指向圆心,所有同步卫星的轨道必在赤道平面内.
②由于所有同步卫星的周期相同,由r=知,所有同步卫星的轨道半径都相同,即在同一轨道上运动,其确定的高度约为3.6×
104km.
(4)运行速度大小一定:
所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的,都是3.08km/s,运行方向与地球自转方向相同.
探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动,则变轨后与变轨前相比( )
A.轨道半径变小 B.向心加速度变小
C.线速度变小D.角速度变小
例2:
如图5-2-4所示,甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动.下列说法正确的是( )
图5-2-4
A.甲的向心加速度比乙的小
B.甲的运行周期比乙的小
C.甲的角速度比乙的大
D.甲的线速度比乙的大
例3:
.(多选)火星有两颗卫星,分别是火卫一和火卫二,它们的轨道近似为圆.已知火卫一的周期为7小时39分,火卫二的周期为30小时18分,则两颗卫星相比( )
A.火卫一距火星表面较近
B.火卫二的角速度较大
C.火卫一的运动速度较大
D.火卫二的向心加速度较大
例4:
人造卫星在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动,其中离地面越远的卫星( )
A.线速度越大 B.角速度越大
C.加速度越大D.周期越长
如图5-2-10所示,飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动,不考虑质量变化,相对于在轨道1上,飞船在轨道2上的( )
图5-2-10
A.动能大
B.向心加速度大
C.运行周期大
D.角速度大
五、宇宙速度
1.宇宙速度:
(1)第一宇宙速度:
v1=7.9km/s,又称环绕速度,是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度.
(2)第二宇宙速度:
v2=11.2km/s,又称脱离速度,是人造卫星脱离地球引力所需的速度.
(3)第三宇宙速度:
v3=16.7km/s,又称逃逸速度,是人造卫星脱离太阳引力所需的速度.
2.人造卫星的两个速度
(1)发射速度
指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度.卫星离地面越高,卫星的发射速度越大.
(2)绕行速度
指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度.根据v=可知,卫星越高,半径越大,卫星的绕行速度就越小.
3.第一宇宙速度的两种求解方法
(1)由万有引力提供向心力得,G=m,所以卫星的线速度v=,第一宇宙速度是指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,则当r=R时得第一宇宙速度v=(M为地球质量,R为地球半径).
(2)对于近地卫星,重力近似等于万有引力,提供向心力:
mg=得v=,g为地球表面的重力加速度.
4.人造卫星的两种变轨问题
(1)制动变轨:
卫星的速率变小时,使得万有引力大于所需向心力,即G>m,卫星做向心运动,轨道半径将变小,所以要使卫星的轨道半径变小,需开动反冲发动机使卫星做减速运动.
(2)加速变轨:
卫星的速率增大时,使得万有引力小于所需向心力,即G<m,卫星做离心运动,轨道半径将变大,所以要使卫星的轨道半径变大,需开动反冲发动机使卫星做加速运动.
下列关于绕地球运行的卫星的运动速度的说法中正确的是( )
A.一定等于7.9km/s
B.一定小于7.9km/s
C.大于或等于7.9km/s,而小于11.2km/s
D.只需大于7.9km/s
若取地球的第一宇宙速度为8km/s,某行星质量是地球的6倍,半径是地球的1.5倍,此行星的第一宇宙速度约为( )
A.16km/sB.32km/s
C.4km/sD.2km/s
福建高中会考真题汇编--6、天体运动
考点1:
轨道半径与各物理量的关系
20.据报道,嫦娥二号探月卫星将于2009年前后发射,其环月飞行的高度距离月球表面100km,所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的嫦娥一号更加翔实。
若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动,运行轨道如图9所示。
设嫦娥一号环月运行的周期为T1,嫦娥二号环月运行的周期为T2,则
A.T1>T2B.T1<T2
C.T1=T2D.无法比较T1、T2的大小
20.据报道,我国探月工程将要发射“嫦娥二号”卫星,它将更接近月球表面做匀速圆周运动,即“嫦娥二号”卫星轨道半径比“嫦娥一号”卫星的轨道半径小。
“嫦娥二号”卫星与“嫦娥一号”卫星比较,可以判断
A.二者周期相同B.二者角速度相同
C.“嫦娥二号”卫星的周
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